Специалисты Пермского политехнического университета определили оптимальную толщину буферного слоя для оптоэлектронных устройств. Благодаря этому удастся уменьшить потери света в сотни раз, что приведет к снижению количества сбоев в работе телевизионных систем, проблем при подключении к сети интернет и потери сигнала при использовании дронов. Результаты исследования были опубликованы в журнале «Известия вузов. Приборостроение» и выполнены в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Оптоэлектронные устройства используют оптические модуляторы для регулирования мощности оптического сигнала. Эти модуляторы включают в себя волноводы и металлические электроды. Металл поглощает свет, проходящий через него, что приводит к потерям, достигающим 100 децибелов для определенных световых волн – фактически, к полной утрате сигнала. Чтобы уменьшить потери между волноводом и электродом, применяется буферный слой – тонкий, диэлектрический материал. Пермские исследователи определили оптимальную толщину этого слоя, которая составляет 800–850 нанометров. До этого момента такие данные были недоступны.
«Наши исследования, проводимые совместно с коллегами, направлены на создание фотонных интегральных схем на основе тонкопленочного ниобата лития. Эта новая материальная платформа стала доступна для коммерческого использования примерно 10 лет назад. Для контроля оптического излучения в фотонной интегральной схеме требуется использование металлических электродов, которые поглощают свет. Чтобы уменьшить эти потери, необходимо использовать буферный слой, однако в научной литературе отсутствуют сведения о его оптимальной толщине. Мы провели численное моделирование с использованием трех различных методов, результаты которых совпали, и определили толщину буферного слоя, минимизирующую оптические потери, вызванные поглощением золотого слоя. Также мы предоставили рекомендации относительно технологически целесообразной толщины», — сообщила корреспонденту «Научной России» аспирантка кафедры общей физики ПНИПУ, инженер-исследователь Пермской научно-производственной приборостроительной компании Анна Булатова.
В ходе исследований было установлено, что толщина буферного слоя должна составлять не менее 0,8 мкм, так как в противном случае волновод утрачивает свои свойства. Оптимальная толщина буферного слоя позволяет уменьшить световые потери до 0,03 дБ/см, что не оказывает заметного влияния на передачу сигнала.
При создании фотонных интегральных схем на основе тонкопленочного ниобата лития, таких как оптические модуляторы, многофункциональные схемы для оптического гироскопа и различные датчики, будет использоваться научно обоснованный стандарт толщины буферного слоя. Сейчас ученые намерены подтвердить полученные расчеты в ходе эксперимента.
Новость создана при содействии Министерства науки и высшего образования Российской Федерации
Фото: mixey / ru.123rf.com